PRR Project

Summary

O propósito deste projeto é o estudo de propriedades de objetos compactos astrofísicos que possam ser medidas pelos atuais e futuros telescópios e detetores de ondas gravitacionais, de forma a permitirem detetar eventuais modificações da gravidade (nomeadamente correções da parte da teoria de cordas) e física além do modelo padrão (matéria escura). Concretamente na física de buracos negros, pretende-se ainda entender melhor algumas das suas propriedades em teorias de gravidade modificada e em dimensões superiores. Estudaremos neste contexto buracos negros com correções de derivadas superiores em d dimensões, em teorias de cordas e em gravidade cúbica einsteiniana. Para soluções do tipo buraco negro rotativo recentemente descobertas, calcularemos o espetro de modos quase-normais de campos escalares. Para todos estes buracos negros estudaremos a radiação de Hawking e calcularemos os respetivos fatores de corpo cinzento, para ondas gravitacionais (no caso de buracos negros estáticos) e para campos escalares ultraleves. A radiação de Hawking será relevante na eventual deteção de buracos negros primordiais. Buracos negros primordiais constituem uma possibilidade para a explicação da matéria escura. Motivados pela recente descoberta de uma instabilidade superradiante associada a um campo escalar ultraleve numa solução do tipo buraco negro estático carregado (em Eletrodinâmica Não Linear), investigaremos se o mesmo poderá resultar das correções de ordem superior que consideramos. Para isso estudaremos as propriedades de superradiância dos buracos negros assintoticamente planos que consideramos (estáticos e rotativos), e compararemos os resultados com os respetivos espetros de modos quasenormais. Este estudo é relevante para a possível deteção de novas partículas ultraleves além do modelo padrão: prevê-se que tais partículas formem estados ligados à volta de buracos negros rotativos, originando uma instabilidade superradiante detetável. Estudaremos propriedades termodinâmicas destes buracos negros. A termodinâmica de buracos negros assintoticamente AdS tem sido objeto de muitos estudos, motivados pela correspondência AdS/CFT. Neste projeto estudaremos sobretudo buracos negros assintoticamente planos, mais interessantes fenomenologicamente. Tomando as constantes de acoplamento dos termos de ordem superior como variáveis termodinâmicas, estes buracos negros podem admitir transições de fase de primeira ordem, algo que em gravidade de Einstein só é possível em AdS. Estudaremos esta possibilidade para buracos negros estáticos e rotativos em d dimensões. Para todos estes buracos negros (assintoticamente planos e AdS) analisaremos os respetivos pontos de Davies, onde a capacidade calorífica diverge e muda de sinal. Compararemos com os resultados dos modos quasenormais (conhecidos e a calcular), e verificaremos se existe alguma associação entre estes modos e transições de fase de segunda ordem. Estudaremos a deformabilidade de buracos negros e calcularemos os seus números de Love associados a campos escalares e, para buracos negros estáticos, a perturbações gravitacionais. Em d=4 dimensões, verificaremos se estes números de Love continuam a ser zero (como em Relatividade Geral), ou se as modificações à Relatividade induzem números de Love não nulos. Estudaremos objetos compactos astrofísicos cujo interior seja descrito por materiais elásticos, como uma generalização da descrição usual em termos de fluidos perfeitos. Considerando soluções esfericamente simétricas das equações de Einstein, estudaremos o colapso gravitacional de bolas elásticas e a formação de singularidades nuas.